Великобритания, 1870-е годы. Девятнадцатилетний Шерлок Холмс, блестящий, но неуравновешенный студент-медик Оксфордского университета, живёт в напряжённом балансе между гениальными озарениями и социальной неловкостью. Его размеренная жизнь рушится, когда он случайно становится главным подозреваемым в жестоком убийстве, связанном с высокопоставленными кругами.
События сериала разворачиваются на двух временных пластах. В 1967 году, в разгар Cultural Revolution, молодая астрофизик Янь Вэй, дочь расстрелянного профессора, оказывается в сверхсекретной военной обсерватории во Внутренней Монголии. Её задача — участвовать в проекте по отправке сигналов в космос, что становится роковым шагом для человечества.